武汉市黄孝河流域水环境综合治理策略

孙巍，昝玉红，李敏，谭萤雪，沈裕川，赵红兵

1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司；2.武汉市水务局；3.武汉市水务科学研究院；4.武汉碧水集团有限公司

黄孝河明渠位于湖北省武汉市汉口地区，起于京广铁路黄孝河暗涵出口，止于后湖泵站（位于府河南岸），全长5.4km。黄孝河流域总汇水面积51.4km2，南起汉江沿河堤，北抵张公堤、西与机场河常青系统相接、东与沿河各系统相连，如图1所示。黄孝河流域水环境治理存在诸多问题，目前流域内水环境不甚理想，黄孝河流域的水环境治理意义重大。

图1 黄孝河流域系统区位图

一、系统内存在的现实问题及成因

（一）旱季—排水管网

区域内管网系统外水入渗（入渗比例约为40%）、清浊不分。主要是因为排水管网存在大范围的结构性、功能性缺陷，病害率高；分流区雨、污水管网存在较多混错接情况，分流得不彻底，管网流速低、易产生淤积、排水能力不足等问题。

（二）旱季—污水处理厂

污水处理厂效能不足，运行处理效率较低。主要是因为系统收集的污水量远大于污水处理厂的处理能力，污水处理厂长期超水量负荷运行，部分污水需经临时设施处理，无法实现旱季污水全收集全处理，系统污染处理效率低。

（三）雨季—合流区产生的合流制管道溢流

合流制管道溢流污染严重。黄孝河流域内有25km2的合流区，全年现状平均溢流频次超过30次（以24h间隔统计，全年平均降雨场次约38次），溢流污染量约占全年污染物总量的30%左右。

（四）雨季—分（混）流区地表径流面源污染

分流区地表径流污染易被忽视，实际危害严重。随着城市经济建设的飞速发展，城市地表径流面源污染已不能简单看作城市污水清污分流的对象，城市地表径流中污染物SS、重金属及碳氢化合物的浓度与未经处理的城市污水基本相同[2]；城市道路的径流排污中，主要污染物平均浓度和典型生活污水污染物浓度相当[3]。这意味着城市地表径流的面源污染问题已成为亟待解决的环境问题。

（五）雨季—水体调蓄与水环境保护的矛盾日益凸显

雨季时合流制排水系统收集的雨污混合水污染量大，为保护湖泊、明渠等水体水质，管理部门有时会限制上游来水进入水体调蓄，上游来水不能顺利排放，导致局部区域排水能力减小，而产生渍涝。

（六）黄孝河明渠水质不达标且不稳定

黄孝河明渠水质不稳定主要体现在旱季与雨季的交替时段。雨季时，明渠起端发生合流制管道溢流（CSOs）；明渠沿岸排口汇入地表径流面源污染；加之管网中沉积的大量污染物（占污染物总量近20%）、底泥，经暴雨径流的冲刷带入明渠。这些污染的汇入导致黄孝河明渠在雨季水质进一步变差。

二、技术治理策略

（一）旱季治理策略

1.排水管网

通过对排水管网进行缺陷性修复，减少外水入渗量；对雨、污水管道混错接进行整改，正本清源。

2.污水处理厂

建设铁路桥地下净化水厂，规模10万m3/d；远期扩建三金潭污水处理厂，规模20万m3/d。增加30万m3/d的污水处理规模，补充现有处理能力缺口，匹配区域内排水管网收集的旱季污水量，从而实现排水系统低水位运行，改变高水位、憋排的运行模式；降低管道淤积率，提高污水处理厂的进水浓度，增加系统污染处理效率。

（二）雨季治理策略

1.合流区的CSOs溢流污染

（1）加强海绵城市建设，通过源头海绵设施对降雨进行吸纳、净化，减少进入到合流制排水管网中的水量，进而降低总的CSOs溢流量。

（2）收集、调蓄及处理，建设调蓄池及CSOs强化处理设施，来补充污水处理系统的处理能力，控制溢流次数，进一步减少CSOs溢流，削减污染[4]。

2.分（混）流区的地表径流面源污染

（1）混、错接改造，进一步细化雨污分流，在分流区内消除混流发生，杜绝污水进入雨水系统，实现真正意义上的雨污分流。

（2）强化海绵城市建设，充分利用绿色海绵设施进行源头渗、滞、蓄，减少雨水系统溢流量。

（3）结合流域特点建设集收集、调蓄、处理为一体的末端消纳系统，给地表径流面源污染以出路，构建完善的城市排水体系。

（三）黄孝河明渠水质提升策略

1.消除内源污染

（1）物理修复：主要通过底泥疏挖的物理修复方式来消除内源污染，改善水体质量，降低水华发生风险；促进水生及河岸生态系统恢复。

（2）微生物修复：结合污染情况，向底泥中投加微生物菌剂，并提供其适宜的繁殖条件来调控河道中微生物群落的组成和数量，提高生物可利用性，优化群落结构，改善河道生态环境，恢复河道自净能力，促进河道自我维持和发展，实现长效稳定的修复效果。

（3）化学修复：利用锁磷剂对磷酸盐吸附的快速性，使其在下沉过程中可以去除上覆水体中的磷酸盐；另一方面，通过在底泥上方形成厚度约1mm左右的均匀“活性覆盖层”，有效阻止底泥中磷酸盐向水体中释放磷。

2.水生态修复

（1）生态护岸

对黄孝河采用生态护岸、植草沟、透水铺装联合控制明渠小流域范围内的面源污染，有效降低入河地表径流污染中固体悬浮物含量，这对氮、磷等营养盐亦有良好的控制效果。

（2）水生态修复

以恢复生态学为基础、稳态转换理论为指导、生物操纵为方向，在河道内构建清水型生态系统，建立水体微环境，增加系统环境容量，丰富物种多样性，提升水体自净能力。

3.排口溢流污染控制

采用生态排口对溢流污染进一步削减。本工程沿河设有10个生态排口，主要是通过植物的根系来达到净化水体的效果。

4.生态补水

引用优质适合的水源对黄孝河进行生态补水，不但可以实现水资源的综合利用，还可以改善其水体水动力、提高流动性、增加环境容量、提升黄孝河水质及河道景观。

三、运维、管理、制度策略

（一）长效运维管理

1.制定水污染控制规程

制定、出台水污染控制规程及考核标准，以河道水质为导向加强对管养单位考核，将考核结果作为运营服务费用的主要依据，有效管控水务设施运营服务质量。

2.施行厂网河湖一体化管理机制

以流域为单位，按照政府主导、市场化运作模式，推动厂网河湖一体化管理；对同一流域范围的污水处理厂、管网、泵站、河湖进行充分整合，打通市区两级水环境治理资金投入渠道，委托专业机构、企业进行一体化“建、运、维、管”。

（二）强化顶层设计

合理制定规划目标，系统梳理现有规划，做好《城市总体规划》《海绵城市建设规划》《智慧水务发展规划》等各规划之间的衔接及反馈研究，坚持水环境治理和超大城市治理现代化同步推进。

（三）智慧水务

建设流域的智慧水务系统，实现智慧流域管控体系全覆盖，实行现代化监控与管理，建设现代化大数据，建立立体监控与智能应用的平台体系。

将厂、网、河、湖的基础信息、实时监测信息、统计分析信息以及实时预警数据以多维、多角度的方式进行综合展示，方便决策者和管理人员做出实时调度，进行精准控制。

四、结论

项目组从技术治理、运维、管理、制度等多个维度，全方位系统地对黄孝河流域水环境存在的问题及弊端提出解决方案，期待随着黄孝河流域内水污染控制工程的逐步落地，结合源头海绵城市的建设，能够根治黄孝河水污染，还给市民十里画廊，岸柳若栉、碧波荡漾的景象。